(57)【要約】【課題】エンジンの冷却効率を向上する。【解決手段】回転工具としてのソーチェーンを回転駆動するエンジン１１は、クランクケースとシリンダ１６とを備えたエンジン本体１１ａを有している。シリンダ１６に設けられた吸気口３１とこの吸気口３１に供給される混合気を生成する気化器３４との間には、インシュレータ３３が配置されている。シリンダ１６の放熱フィン５２のインシュレータ３３に対向する部位である吸気側フィン５２ａには、上昇気流を案内する気流案内部として切欠き部５３が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク軸が回転自在に組み込まれるクランクケースと、前記クランク軸にコネクティングロッドを介して連結されるピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダと有するエンジン本体を備えたエンジンであって、
前記シリンダに設けられた吸気口と当該吸気口に供給される混合気を生成する気化器との間に配置されるインシュレータと、
前記シリンダの放熱フィンの前記インシュレータに対向する部位に設けられ、上昇気流を案内する気流案内部とを有することを特徴とするエンジン。
【請求項２】
前記シリンダの頂部を覆うシリンダカバーに、前記インシュレータに対向させて排気用の開口部を形成することを特徴とする請求項１記載のエンジン。
【請求項３】
前記クランク軸の突出端部に取り付けられ、前記シリンダに沿って前記突出端部側から反対側に向けて強制冷却風を生成する冷却ファンを有し、前記シリンダカバーに前記開口部よりも強制冷却風の上流側に導風板を設けることを特徴とする請求項２記載のエンジン。
【請求項４】
前記気流案内部を前記放熱フィンに設けた切欠き部により形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項５】
前記気流案内部を前記放熱フィンに設けた貫通孔により形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項６】
前記気化器を収容する気化器室に凹部を設け、前記放熱フィンに前記凹部に入り込む凸部を設けることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のエンジン。
【請求項７】
前記クランク軸により回転駆動される回転工具が装着される作業機本体を有し、請求項１〜６のいずれか１項に記載のエンジンにより前記回転工具を駆動することを特徴とするエンジン作業機。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チェンソーやパワーカッタ等の携帯型のエンジン作業機に搭載されるエンジンおよびエンジン作業機に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンを駆動源とした手持ち式つまり携帯型のエンジン作業機には、チェンソーやパワーカッタ等がある。チェンソーは木材などの作業対象物を切断するためのチェーン形の鋸刃であるソーチェーンが作業機本体に設けられている。パワーカッタは、石材やコンクリートの筋付けや切断のためのディスクカッタが作業機本体に設けられている。このようなエンジン作業機に搭載されるエンジンは、クランク軸が回転自在に装着されたクランクケースと、ピストンが直線往復動自在に組み込まれたシリンダとからなるエンジン本体を有しており、クランク軸の一方の突出端部には冷却ファンが装着され、強制空冷エンジンとなっている。冷却ファンにより生成される冷却風は、冷却ファンに対してエンジンの反対側に向けてエンジンに沿って吹き付けられてエンジンが強制冷却される。エンジン停止時には冷却ファンの回転が停止するので、エンジン停止後には自然空冷によってエンジンの冷却が行われる。
【０００３】
燃料と空気の混合気をエンジンに供給するために、エンジンにはインシュレータを介して気化器が装着されており、エンジンが停止すると気化器およびインシュレータの内部における混合気の流動も停止する。このため、混合気による気化器およびインシュレータの冷却効果がなくなるので、シリンダからインシュレータを介して気化器に熱伝導が発生し、気化器の温度が上昇する。気化器の温度上昇が大きくなり過ぎると、ガソリンつまり燃料の多くが蒸発することになるため、気化器からエンジンに充分な燃料を供給することができなくなり、エンジンの再始動が困難になる。特に、携帯型のエンジン作業機に用いられるエンジンは、小型化の要求が強く、インシュレータをできるだけ短くすることが求められている。このため、携帯型のエンジン作業機においては、エンジン運転時の強制空冷を効率良く行う必要があるだけでなく、インシュレータを長くすることなく気化器の温度上昇を抑えるべく、シリンダやインシュレータの自然空冷を促進して気化器の温度上昇を低減することが重要な技術課題となっている。
【０００４】
特許文献１には、気化器を筐体つまりケーシング内に組み込み、気化器に外部空気を供給するための空気取入口を、ケーシングのエンジン冷却風の上流側と下流側とにそれぞれ設けるようにしたチェンソー等のエンジン作業機のエンジンが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭５９−１９２６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このエンジンにおいては、強制冷却を効率的に行うために、シリンダの放熱フィンを吸気側と排気側とそれぞれに対して直角方向となるクランク軸の方向の４方向に延在させている。このように、放熱フィンの面積を拡大することは、強制空冷においてシリンダを冷却するためには有利であり、特に高出力が求められるチェンソー、パワーカッタ等においては放熱フィンをできるだけ長くすることが一般的である。
【０００７】
しかしながら、放熱フィンの吸気側の部分を吸気ポートに取り付けられるインシュレータの上方を覆うように延在されると、エンジン停止時においてはインシュレータの周囲から発生する自然放熱の上昇気流が放熱フィンによって妨害される。このため、インシュレータ近傍に局所的に熱が篭もってしまい、インシュレータの温度上昇が増大するという問題点がある。放熱フィンはエンジンの残留熱によって高温となっているため、輻射熱によってさらにインシュレータの温度を増大させるという問題点もある。したがって、強制空冷の効率を高めるには放熱フィンの吸気側の部分を大きくさせることが好ましいが、この部分を大きくすると、インシュレータの放熱を妨害させることになり、インシュレータや気化器の温度が上昇し易くなるという問題が発生する。このように、従来のエンジン作業機用の空冷エンジンにおいては、強制空冷を効率的に行うことを主眼として放熱フィンの形状を設定するようにしており、エンジン停止時における自然空冷については充分な効力がなされておらず、エンジン冷却効率を高めることができない。
【０００８】
本発明の目的は、エンジンの冷却効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のエンジンは、クランク軸が回転自在に組み込まれるクランクケースと、前記クランク軸にコネクティングロッドを介して連結されるピストンが往復動自在に組み込まれるシリンダと有するエンジン本体を備えたエンジンであって、前記シリンダに設けられた吸気口と当該吸気口に供給される混合気を生成する気化器との間に配置されるインシュレータと、前記シリンダの放熱フィンの前記インシュレータに対向する部位に設けられ、上昇気流を案内する気流案内部とを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のエンジンは、前記シリンダの頂部を覆うシリンダカバーに、前記インシュレータに対向させて排気用の開口部を形成することを特徴とする。本発明のエンジンは、前記クランク軸の突出端部に取り付けられ、前記シリンダに沿って前記突出端部側から反対側に向けて強制冷却風を生成する冷却ファンを有し、前記シリンダカバーに前記開口部よりも強制冷却風の上流側に導風板を設けることを特徴とする。本発明のエンジンは、前記気流案内部を前記放熱フィンに設けた切欠き部により形成することを特徴とする。本発明のエンジンは、前記気流案内部を前記放熱フィンに設けた貫通孔により形成することを特徴とする。本発明のエンジンは、前記気化器を収容する気化器室に凹部を設け、前記放熱フィンに前記凹部に入り込む凸部を設けることを特徴とする。
【００１１】
本発明のエンジン作業機は、前記クランク軸により回転駆動される回転工具が装着される作業機本体を有し、上述したエンジンにより前記回転工具を駆動することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
シリンダの放熱フィンにはインシュレータに対向する部位に気流案内部が設けられているので、エンジン停止時にインシュレータ周囲から発生する自然対流の上昇気流が放熱フィンにより邪魔されることなく、スムーズにシリンダ冷却室上方へ放出される。これにより、インシュレータの周囲に局所的に熱が篭もることが防止され、インシュレータの自然空冷を促進することができる。放熱フィンに気流案内部を設けることにより、放熱フィンを吸気側から大きく延在させることができるので、強制空冷の効率を向上させることができる。このように、強制空冷と自然空冷の効率をともに向上させることができ、エンジンの冷却効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】エンジン作業機としてのチェンソーの一部を示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図３】シリンダカバーを切り欠いてシリンダの放熱フィンを示す図１の一部切欠き平面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ線拡大断面図である。
【図５】エンジンに装着されるシリンダカバーの外面を示す斜視図である。
【図６】シリンダカバーの内面を示す斜視図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】変形例のエンジンが搭載されたチェンソーの一部を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。エンジン作業機としてのチェンソー１０は、図２に示されるように、エンジン１１が組み込まれる作業機本体１２を有している。エンジン１１は駆動軸つまりクランク軸１３が回転自在に組み込まれるクランクケース１４と、ピストン１５が直線往復動自在に組み込まれるシリンダ１６とを備えたエンジン本体１１ａを有しており、クランクケース１４とシリンダ１６はそれぞれアルミ合金により製造される。ピストン１５はコネクティングロッド１７によりクランク軸１３に連結されており、ピストン１５の往復運動がクランク軸１３の回転運動に変換される。
【００１５】
図１に示されるように、クランク軸１３の一方の突出端部１３ａには冷却ファン１８が取り付けられ、冷却ファン１８は作業機本体１２に取り付けられる図示しないボリュートケース内に収容されており、ボリュートケースを覆うようにファンカバー１９が作業機本体１２に取り付けられている。ファンカバー１９の内部には図示しない始動装置つまりリコイルスタータが設けられており、操作ノブ２０を操作することによりエンジン１１が始動される。クランク軸１３の他方の突出端部１３ｂには、図示しない遠心クラッチを介してスプロケットが連結されており、スプロケットはクランク軸１３に対して回転自在に装着されている。作業機本体１２には、図１に二点鎖線で示されるようにガイドバー２３が取り付けられ、ガイドバー２３の周囲に設けられた回転工具としてのソーチェーン２４はスプロケットに掛け渡されており、ソーチェーン２４はエンジン１１により遠心クラッチを介して回転駆動される。このように、クランク軸１３の一方の突出端部１３ａ側はファン駆動側端部となっており、反対側の突出端部１３ｂは工具駆動側端部となっている。
【００１６】
エンジン本体１１ａはクランク軸１３が作業機本体１２に対して横方向となって作業機本体１２に取り付けられている。作業機本体１２の後部には後ハンドル２５が後方に突出して設けられ、作業機本体１２にはクランク軸１３の一方の突出端部１３ａ側から他方の突出端部１３ｂ側にエンジン１１を跨ぐように操作ハンドルとしての前ハンドル２６が配置されている。前ハンドル２６の一端部つまりファン側の脚部２６ａは作業機本体１２の一方側の前端部に固定され、他端部つまり工具駆動側の脚部２６ｂは後ハンドル２５に固定されている。前ハンドル２６の工具駆動側の脚部２６ｂとシリンダ１６の距離は、ファン側の脚部２６ａとシリンダ１６の距離よりも短く設定されており、作業者は右手で後ハンドル２５を把持し、左手で前ハンドル２６の側部を把持した状態のもとで、チェンソー１０により木材等の作業対象物の切断作業を行う。作業機本体１２の工具駆動側には遠心クラッチとスプロケットを覆うサイドカバー２８が取り付けられており、作業者は高速回転する回転工具としてのソーチェーン２４が配置される回転工具側の脚部２６ｂを把持することなく、前ハンドル２６の側部つまり冷却ファン１８側を把持して作業を行う。作業機本体１２には前ハンドル２６よりも前方側に迫り出してハンドガード２９が設けられている。
【００１７】
図２に示されるように、シリンダ１６には作業機本体１２の後方側に向けてクランク軸１３に対して直角方向に吸気口３１が開口し、吸気口３１の反対側には排気口３２が作業機本体１２の前方に向けて開口している。シリンダ１６には吸気口３１に連通する流路が設けられたインシュレータ３３が取り付けられ、インシュレータ３３には気化器３４が取り付けられている。インシュレータ３３と吸気口３１との間をシールするために、インシュレータ３３にはガスケット３３ａが設けられている。インシュレータ３３は耐熱性を有し、シリンダ１６よりも熱伝導率が極めて小さい高分子樹脂により製造されており、シリンダ１６の熱が気化器３４に伝わることを防止している。気化器３４の入口側には支持部３５が設けられており、この支持部３５にはフィルタエレメント３６が取り付けられる。気化器３４にはフィルタエレメント３６により清浄化された外部空気と、図示しない燃料タンクからの燃料が供給され、気化器３４により空気と燃料の混合気が生成され、混合気は吸気口３１からエンジン本体１１ａ内に供給される。供給された混合気は点火プラグ３７により点火される。シリンダ１６には排気口３２に連通させてマフラ３８がボルト３９により取り付けられており、排気口３２から排出される燃焼ガスはマフラ３８を介して外部に排出される。
【００１８】
エンジン本体１１ａはエンジンカバー４１により覆われている。エンジンカバー４１と前ハンドル２６との間には隙間が設けられており、前ハンドル２６は隙間を介してエンジンカバー４１を横切るように設けられている。エンジンカバー４１はカバー本体４２とこれに取り付けられるシリンダカバー４３とを備えており、シリンダカバー４３はシリンダ１６の頂部を覆っている。シリンダカバー４３にはクリーナカバー部４４が一体となっており、シリンダカバー４３の先端には、図６および図７に示されるように、カバー本体４２に係合する係合突起４７が設けられている。このクリーナカバー部４４によりフィルタエレメント３６は覆われており、インシュレータ３３と気化器３４の間には遮熱板４５が設けられ、遮熱板４５とクリーナカバー部４４とにより気化器室４６が形成されており、気化器３４は気化器室４６内に収容される。気化器３４を気化器室４６内に組み込むことにより、木屑や粉塵等が気化器３４内に流入することが防止され、気化器３４やフィルタエレメント３６が汚損することが抑制される。シリンダカバー４３はクリーナカバー部４４に配置される止めねじ４８によりエンジン１１に取り付けられる。
【００１９】
図１に示されるように、冷却ファン１８の冷却風吐出口１８ａはシリンダカバー４３に向けて開口しており、冷却ファン１８により生成された強制冷却風はシリンダカバー４３に向けて吐出される。シリンダ１６の排気口３２側には図２に示されるように放熱板４９が取り付けられており、冷却ファン１８により生成された強制冷却風は、図１において矢印で示すように、冷却風吐出口１８ａから遮熱板４５と放熱板４９とシリンダ１６とにより形成されるシリンダ冷却室５０を通って、エンジンカバー４１の工具駆動端部側に設けられた排出口５１から外部に排出される。シリンダカバー４３の内面に沿って流れる強制冷却風の流れ方向を示すと、図７に矢印で示す方向となる。
【００２０】
シリンダ１６には図２に示されるように、多数の放熱フィン５２が設けられており、放熱フィン５２のうち吸気側の吸気側フィン５２ａはシリンダ１６のインシュレータ取付面Ｔよりも気化器３４の近傍まで延在している。放熱フィン５２の吸気側フィン５２ａのうち、インシュレータ３３に対向する部位には、インシュレータ３３からの上昇気流を案内するための気流案内部として切欠き部５３が図２から図４に示されるように設けられている。この切欠き部５３は平面視においてインシュレータ輪郭線Ｖと重ならないように、インシュレータ３３の上方を開放させている。切欠き部５３は平面視でシリンダ１６の輪郭線から凹んだ略コの字状をなし、インシュレータ３３の上方にある多数の吸気側フィン５２ａに亘って形成されている。シリンダカバー４３には、切欠き部５３およびインシュレータ３３に対向させて排気用の開口部５４が設けられている。図４および図５に示されるように、開口部５４はシリンダカバー４３に４つ設けられており、それぞれの開口部５４は図７に示されるように、クランク軸１３に対して直角方向の長手方向線をＳとすると、この長手方向線Ｓに対して傾斜する方向の長孔となっている。この傾斜方向は、開口部５４のエンジンカバー４１の先端部側が強制冷却風の下流側となる方向となっている。シリンダカバー４３の内面には、強制冷却風が開口部５４から漏出しないように強制冷却風の風向きを偏向するための導風板５５が設けられている。導風板５５は、図６および図７に示されるように、開口部５４の最上流側に強制冷却風を横切る方向に伸びた偏向部５５ａとこの偏向部５５ａに一体となって強制冷却風の流れ方向に伸びたガイド部５５ｂとを有している。導風板５５の先端とシリンダ１６との間には、強制冷却風を通過させるための流路５６が形成されている。
【００２１】
エンジン１１が駆動されると、冷却ファン１８が回転することにより気流が発生する。気流は冷却風吐出口１８ａまで案内され、冷却風吐出口１８ａから吐出された強制冷却風は、図１において矢印で示すように、エンジンカバー４１によってシリンダ１６に案内されてシリンダ冷却室５０内に流入する。シリンダ冷却室５０において、強制冷却風は点火プラグ３７を介してエンジン後方側つまり吸気側と、エンジン前方側つまり排気側とに分かれた後、サイドカバー２８側の排出口５１から外部へ排出される。吸気側を流れる強制冷却風は、吸気側フィン５２ａを冷却しながら、導風板５５によってシリンダ１６に沿うように案内される。これにより、開口部５４の近傍には導風板５５によって冷却風が流れなくなり、強制冷却風が開口部５４から外部に漏出することが防止され、強制冷却の効率低下が防止される。
【００２２】
一方、エンジンの駆動が停止されると、冷却ファン１８の回転が停止し、強制冷却風の流れが停止される。エンジン駆動が停止されると、エンジン１１の残留熱は自然対流による自然空冷により放熱される。このとき、吸気口３１からインシュレータ３３を介して気化器３４への熱伝導が発生するが、放熱フィン５２の吸気側フィン５２ａには、切欠き部５３により形成される気流案内部が設けられているので、インシュレータ３３の周囲から発生する自然対流の上昇気流が放熱フィン５２により妨害されることない。これにより、インシュレータ３３に局所的に熱が篭もるということがなくなる。したがって、インシュレータ３３の周囲から発生する自然対流の上昇気流はスムーズにシリンダ冷却室５０の上方へ排出され、インシュレータ３３の自然空冷を促進することができる。インシュレータ３３の放熱効果が向上することによって、インシュレータ３３の温度を低下させることができるので、気化器３４の温度上昇を抑制することができる。さらに、切欠き部５３の上方には開口部５４が設けられているので、シリンダ冷却室５０の上部に到達した上昇気流は、図２において矢印で示すように、スムーズに開口部５４から外部に排出される。これにより、シリンダ冷却室５０内に熱が篭もるということがなく、インシュレータ３３およびエンジン１１の自然空冷をより一層効果的に行うことができる。
【００２３】
図８は変形例のエンジンが搭載されたチェンソーの一部を示す平面図であり、図８においては上述した部材と共通する部材には同一の符号が付記されている。
【００２４】
図８に示されるように、シリンダカバー４３に形成された開口部５４は、シリンダカバー４３の幅方向の寸法が長手方向の寸法よりも長い長孔となっている。上述したシリンダカバー４３には４つの開口部５４が設けられているのに対して、図８に示されるシリンダカバー４３には開口部５４が１つ設けられており、この開口部５４はインシュレータ３３よりも高温となるシリンダ１６に接近させて設けられている。これにより、インシュレータ３３の高温部において発生する自然対流の上昇気流をシリンダ冷却室５０の上方に排出することができるので、インシュレータ３３の自然空冷を一層促進することができる。この開口部５４は、既存のエンジンに対しても追加加工を施すだけで、図８に示されるように設けることができる。
【００２５】
図８に示されるように、気化器室４６の全面側の角部には凹部６１が形成されており、放熱フィン５２の吸気側フィン５２ａには凹部６１に沿うように凹部６１内に入り込む凸部６２が設けられている。このように、放熱フィン５２の吸気側フィン５２ａには、気化器室４６に設けられた凹部６１に沿う凸部６２が設けられているので、凸部６２の分だけフィンの面積が拡大され、強制空冷の効率を高めることができる。
【００２６】
上述のように、シリンダ１６の頂部を覆うシリンダカバー４３を有し、シリンダ１６の吸気口３１にインシュレータ３３を介して気化器３４が取り付けられたエンジン１１において、シリンダ１６の放熱フィン５２をインシュレータ３３の取付面よりも気化器３４側に向け大きく迫り出させることによって、強制冷却風による冷却効率を高めるようにしても、放熱フィン５２の吸気側フィン５２ａには切欠き部５３により気流案内部が形成されているので、エンジン停止時にはインシュレータ３３の周囲から発生する自然対流の上昇気流をスムーズにシリンダ冷却室５０の上方に案内することができ、インシュレータ３３の周囲に局所的に熱が篭もるということがない。これにより、インシュレータ３３の自然空冷を促進することができ、気化器３４の温度上昇を低減することができる。
【００２７】
気流案内部は図３に示されるように、吸気側フィン５２ａの幅方向中央部に切欠き部５３を設けることにより形成されているが、幅方向にずらして切欠き部５３を形成しても良い。また、吸気側フィン５２ａに貫通孔を形成し、貫通案により気流案内部を形成するようにしても良い。さらに、導風板５５の先端部とシリンダ１６との間には強制冷却風が通過する流路５６が形成されているが、導風板５５の先端部をインシュレータ３３の近傍まで延在させて、インシュレータ３３の周囲に発生する自然対流の上昇気流をエンジン本体１１ａの周囲から発生する上昇気流とは分離させて大気に放出させるようにしても良い。さらに、開口部５４を点火プラグ３７を取り付けるための取付孔と兼用できるように配置しても良い。
【００２８】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図示するエンジン１１はエンジン作業機としてのチェンソー１０に搭載されているが、パワーカッタのエンジンとしても図示するエンジンを適用することができ、さらには刈払機や刈込機等の他のエンジン作業機のエンジンとしても適用することができる。チェンソー１０に搭載されるエンジン１１は、チェンソー１０が基盤の上に配置されるときにはクランク軸１３が水平となり、エンジン本体１１ａは上下方向を向くことになる。これに対して、エンジン本体が作業機本体に傾斜して搭載されるエンジン作業機や、クランク軸が上下方向に向いて作業機本体に搭載されるエンジン作業機においては、シリンダの頂部を覆うシリンダカバーには、エンジン作業機が基盤に配置されたときに、シリンダの頂部よりも上側となる部位に開口部と導風リブが設けられることになる。
【符号の説明】
【００２９】
１０…チェンソー、１１…エンジン、１１ａ…エンジン本体、１２…作業機本体、１３…クランク軸、１３ａ…突出端部、１３ｂ…突出端部、１４…クランクケース、１５…ピストン、１６…シリンダ、１７…コネクティングロッド、１８…冷却ファン、１８ａ…冷却風吐出口、１９…ファンカバー、２０…操作ノブ、２３…ガイドバー、２４…ソーチェーン、２５…後ハンドル、２６…前ハンドル、２８…サイドカバー、２９…ハンドガード、３１…吸気口、３２…排気口、３３…インシュレータ、３３ａ…ガスケット、３４…気化器、３５…支持部、３６…フィルタエレメント、３７…点火プラグ、３８…マフラ、３９…ボルト、４１…エンジンカバー、４２…カバー本体、４３…シリンダカバー、４４…クリーナカバー部、４５…遮熱板、４６…気化器室、４８…止めねじ、４９…放熱板、５０…シリンダ冷却室、５１…排出口、５２…放熱フィン、５２ａ…吸気側フィン、５３…切欠き部、５４…開口部、５５…導風板、５５ａ…偏向部、５５ｂ…ガイド部、５６…流路、６１…凹部、６２…凸部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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